De dilemma's van kalibratienormen

De normen zijn ofwel eenvoudig en duidelijk - ofwel niet

Instrumentkalibratie is een essentieel aspect van kwaliteitscontrole en raakt alles, van de geometrische parameters op tekeningspecificaties tot de methoden die worden gebruikt voor het meten en inspecteren van metalen precisieonderdelen.

Toch zijn er enkele uitdagingen (durf we te zeggen, hoofdpijn?) die betrokken zijn bij de kalibratiestandaarden voor diverse meet- en inspectiehulpmiddelen. Hoewel kalibreren in theorie absoluut is, zijn er veel redenen waarom het niet echt absoluut is.

Zelfs de gedeelde veronderstellingen over kalibratiestandaarden zijn niet zonder uitdagingen. Hoewel er bijvoorbeeld geaccepteerde tijdsintervallen zijn, kan een apparaat technisch gezien minuten buiten de kalibratie zijn nadat het is gekalibreerd.

Bovendien wordt de traceerbaarheid van de documenten die voor kalibratie worden gebruikt, normaal gesproken teruggevoerd naar een norm die is vastgesteld door het National Institute of Standards and Technology (NIST). Er zijn echter enkele omstandigheden waarin er gewoon zijn geen NIST-standaarden voor kalibratie.

Verschillen in terminologie

Meetapparatuur wordt bijna altijd gekalibreerd, maar er zijn zeker functionele aspecten van fabricageapparatuur die binnen de specificaties moeten vallen en dus ook gekalibreerd moeten worden. Maar zelfs de term kalibratie is onderhevig aan enige interpretatie:

• Als iemand zegt dat hij een kalibratie uitvoert, voeren ze dan daadwerkelijk een actie uit om een ​​apparaat weer aan de specificaties te laten voldoen?
• Of bedoelen ze met 'kalibreren' gewoon dat ze apparaten controleren om te zien of ze nog steeds functioneren binnen de gespecificeerde tolerantie volgens de kalibratienormen?

Als we bijvoorbeeld onze ovens hier bij Metal Cutting kalibreren, controleren we of ze de temperaturen goed lezen. Als een oven niet correct werkt, wordt deze geacht niet gekalibreerd te zijn en zullen we deze repareren en de procedure voor temperatuurkalibratie opnieuw uitvoeren.

Hoewel ovens niet kunnen worden verzonden om te worden gekalibreerd, worden andere gespecialiseerde gereedschappen die we gebruiken regelmatig opgestuurd voor kalibratie, met als doel ze weer in specificatie te brengen. Dit kan inhouden dat een leverancier van meetapparatuur een apparaat schoonmaakt of het programmeert om op een bepaalde manier te meten. Voor deze categorie apparatuur lijkt kalibreren meer op herbouwen dan op aanpassen.

Gebrek aan traceerbare kalibratiestandaarden

Voor sommige dingen is het eenvoudig om je de objecten of concepten voor te stellen die als basis dienen voor de vastgestelde kalibratiestandaarden. Het is bijvoorbeeld gemakkelijk om traceerbare NIST-kalibratiestandaarden te krijgen voor onderdelen met een lengte van 1,0 inch (25,4 mm) of een diameter van 0,04 inch (1 mm).

Het kan echter moeilijk zijn om een ​​traceerbare standaard te krijgen voor een onderdeel dat erg lang is of een diameter die erg groot of erg klein is.

Zo is een standaard met een lengte van 2 meter of een diameter van 10 micron eenvoudigweg te moeilijk hanteerbaar, om tegengestelde redenen. En hoe zit het met het kalibreren voor elektrische weerstand, zoals de ohm-weerstand van gedeïoniseerd water?

Er zijn technieken en methoden om al deze te kalibreren. Ze zijn echter niet zo eenvoudig als het kalibreren voor gemakkelijk hanteerbare lengtes en diameters.

Bij het werk dat we doen met speciale metalen hier bij Metal Cutting Corporation, wordt ons vaak gevraagd om ervoor te zorgen dat er geen scheuren of holtes zijn in het metaal dat we moeten verwerken of dat we zelf kopen en leveren namens onze klanten. Wervelstroomtesten (ECT) is een bekende en interessante methode die we gebruiken, waarbij subtiele technieken nodig zijn om metalen onderdelen te inspecteren op oppervlaktefouten zoals scheuren.

Een waarheid over ECT is echter dat er geen NIST-traceerbare standaard is die voor kalibratie kan worden gebruikt. Daarom worden voor foutdetectie referentiestandaarden gemaakt door kunstmatige defecten te creëren, zoals EDM-inkepingen. Deze referentiestandaarden worden gebruikt om ECT-parameters zoals frequentie, amplitude en gevoeligheid in te stellen.

Toleranties en andere afhankelijkheden

Fabrikanten willen allemaal dat kalibratie een onafhankelijke referentie is van een onveranderlijke standaard. Elke kalibratie houdt echter enige afhankelijkheid in tussen de NIST-standaard die in een kluis bestaat en alles wat daarna in de toeleveringsketen wordt gemeten.

Dus of het nu een A2LA-lab is dat vertrouwt op hun verwijzing naar het object in de kluis of een fabrikant die vertrouwt op objecten die terugverwijzen naar het object van het onafhankelijke laboratorium, er is altijd een reeks onvoorziene omstandigheden bij de uitvoering van een kalibratiesysteem , evenals toleranties in het systeem.

Er moet bijvoorbeeld rekening worden gehouden met de impact van gestapelde toleranties. Als u een apparaat opstuurt voor kalibratie, moet u rekening houden met:

• De tolerantie van het apparaat dat wordt gekalibreerd
• PLUS de tolerantie van de pin die wordt gebruikt om het apparaat te kalibreren
• PLUS de tolerantie van het lab dat de taak uitvoert

Problemen met decimale punten

Een ander probleem dat vaak met kalibratiestandaarden op de proppen komt, is hoeveel decimalen eruit (hoeveel nullen) moet de kalibratie zijn? Hier bij Metal Cutting gebruiken we een pinmeter van klasse XXX met een tolerantie van 0,000020″ (0,000508 mm) om iets te kalibreren met een veel lossere tolerantie, zoals een handmicrometer die uitgaat tot 0,00005″ (0,00127 mm).

Een ander interessant dimensionaal probleem is dat als een A2LA-lab een object meet met een nominale waarde van 1.000000″ tot 1.000003″ met behulp van hun NIST-traceerbare apparatuur, 1.000003” het nieuwe normaal wordt. Dat wil zeggen, het wordt het nieuwe formaat voor het kalibreren van meetapparatuur die uitleest tot zes decimalen.

Bevestiging tussen apparaten, kalibratiemethode en toleranties

Bovendien kunnen twee verschillende mensen een onderdeel meten, elk met behulp van een gekalibreerd apparaat dat in perfecte staat is en binnen de gespecificeerde tolerantiegrenzen valt, en toch kan er nog steeds een verschil zijn in hun metingen. Misschien gebruikt de ene een apparaat dat is gekalibreerd aan de bovenkant van het tolerantiebereik, terwijl de andere een apparaat gebruikt dat aan de onderkant is gekalibreerd.

Vooral bij precisieonderdelen met zeer kleine afmetingen, is de vraag of gekalibreerde metingen consistent zijn meten, een ander potentieel probleem. Het vereist bevestiging dat gebruikers niet alleen meten met dezelfde apparaten, maar ook dat de apparaten worden gekalibreerd met dezelfde methode en met dezelfde tolerantie.

Drie onderscheidingen in kalibratiestandaarden

Uiteindelijk zou je kunnen zeggen dat er drie verschillen zijn in kalibratiestandaarden:

• De voor de hand liggende standaarden, zoals NIST traceerbare gekalibreerde pinnen voor pass-fail inspectie van lengtes of diameters
• De niet zo voor de hand liggende, zoals die voor temperatuur en andere kenmerken waarvoor geen objecten zijn die de normen definiëren
• Dingen waarvoor er simpelweg helemaal geen kalibratiestandaarden zijn, zoals ECT

Hier bij Metal Cutting, waar we elke dag duizenden kleine metalen onderdelen produceren, zijn deze overwegingen essentieel voor het handhaven van onze kwaliteitscontrolenormen, zodat we hoogwaardige precisieonderdelen kunnen leveren die voldoen aan de specificaties van de klant.